Strontium (Sr) und Wasser

Die Strontiumkonzentration in Meerwasser liegt durchschnittlich bei etwa 8 ppm. Flusswasser enthält im Allgemeinen circa 50 ppb. In Austergewebe wurden 10 ppm (auf die Trockenmasse bezogen) gefunden.
In gelöstem Zustand ist Strontium vor allem als Sr²⁺(aq) vorhanden. Eine weitere mögliche Form ist SrOH⁺(aq).
 

Wie und in welchen Verbindungen reagiert Strontium mit Wasser?

Strontium reagiert langsam mit Wasser unter der Bildung von Strontiumhydroxid und Wasserstoffgas. Es reagiert schneller als Calcium, das direkt über ihm im Periodensystem steht, und langsamer als Barium, das unter ihm im Periodensystem steht. Die Reaktionsgleichung ist folgende:

Sr(s) + 2H₂O(g) → Sr(OH)₂(aq) + H₂(g)
 

Wasserlöslichkeit von Strontium und/oder seinen Verbindungen

Strontium ist nicht in Wasser löslich, sondern reagiert mit diesem. Strontiumverbindungen können hingegen sehr wohl wasserlöslich sein. Beispiele hierfür sind Strontiumcarbonat mit einer Wasserlöslichkeit von 10 mg/L und Strontiumchromat mit 9 mg/L.

Löslichkeit und wie diese beeinflusst werden kann

Wie kann Strontium ins Wasser gelangen?

Das wichtigste strontiumhaltige Mineral ist Coelestin (Strontiumsulfat) gefolgt von Strontianit (Strontiumcarbonat). Hiervon werden jedes Jahr etwa 140000 Tonnen abgebaut. Das daraus hergestellte Metall ist nicht sehr gefragt, wird jedoch genutzt um letzte Luftreste aus Vakuumröhren zu entfernen. Als Carbonat wird es vor allem für die Herstellung von Fernsehbildschirmen verwendet. Dies ist gleichzeitig auch der Hauptverwendungszweck von Strontium. Es fängt die Röntgenstrahlen ab, die durch die elektrische Strahlung in der Kathodenstrahlröhre entstehen. Durch die zunehmende Verwendung von Flachbildschirmen, wird es zu diesem Zweck jedoch immer weniger benötigt. Strontium wird auch zur Veredelung von Legierungen genutzt und wurde in Form von Strontiumtitanat als Diamantimitat eingesetzt. Es brennt mit einer roten Flamme und ist daher gut geeignet für Feuerwerke und Warnlichter. Strontiumferrit wird in permanenten Keramikmagneten verwendet, die wegen ihrer hohen Koerzitivkraft und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Korrosion beispielsweise in kleinen Motoren verwendet werden.
Radioaktives ⁸⁹Sr wird in der kernphysikalischen Forschung und der Nuklearmedizin genutzt. ⁹⁰Sr ist hingegen ein Folgeprodukt von Kernexplosionen. Es führte in den 50er und 60er Jahren des 20. Jahrhunderts zu einer Starken Kontamination der Erde, da man oberirdische Testexplosionen ausführte. Es ist auch ein Nebenprodukt von Kernreaktoren, dessen hochenergetische Strahlung in Raumfahrzeugen und Fernwetterstationen genutzt wird.
 

Welche Umweltprobleme können durch Wasserverunreinigung mit Strontium entstehen?

Strontium ist nur in Einzelfällen ein für Organismen essentielles Element. Einige Tiefseeorganismen bauen es als Strontiumsulfat in ihr Gehäuse ein und Steinkorallen benötigen es ebenso. Pflanzen enthalten etwa 3-400 ppm dieses Stoffes (auf die Trockenmasse bezogen). Durch Ausfällung zu Strontiumcarbonat oder die Einlagerung in Muschelmaterial ist Strontium in der Umwelt meist immobil. Die höchsten Konzentrationen wurden in Wüsten und Waldböden gefunden.
Strontium hat natürlicherweise vier stabile Isotope. Des weiteren existieren auch neunzehn instabile Isotope. ⁹⁰Sr hat sich als Folgeprodukt von Kernexplosionen zu Testzwecken in der Mitte des letzten Jahrhunderts auf der Erde verbreitet, wurde aus der Atmosphäre gewaschen, gelangte so über den Boden in grasende Kühe und andere Tiere und schließlich auch den Menschen. Es wurde eigentlich von allen irdischen Organismen in messbaren Mengen aufgenommen. Es ist schwierig zu sagen, welches Ausmaß die karzinogene und mutagene Wirkung hat.
 

Welche Gesundheitseffekte kann Strontium im Wasser verursachen?

Strontium ist zu etwa 4,6 ppm im menschlichen Körper enthalten. Hier hat es keinerlei Funktion, sondern wird wohl vor allem wegen seiner Ähnlichkeit mit Calcium absorbiert. Daher wird der größte Teil des aufgenommenen Strontiums auch in das Skelett eingebaut.
Strontium wird als nicht toxisch angesehen und eine tägliche Einnahme von üblicherweise 0,8-5 mg mit der Nahrung gilt als ungefährlich, wenn es sich nicht um radioaktives Strontium (⁹⁰Sr) handelt. Dieses gelangte wie oben beschrieben im vorigen Jahrhundert in die Nahrung und vor allem das Trinkwasser. Später wurde es vor allem in den Milchzähnen von Kindern gefunden.
Die Risiken einer Aufnahme von radioaktivem Strontium liegen in seiner wahrscheinlich karzinogenen und mutagenen Wirkung, dem Verursachen von Problemen bei der Zellteilung und der möglichen Erhöhung der Sterblichkeit von Säuglingen. ⁹⁰Sr zerfällt in radioaktives Yttrium, das sich vor allem in der Hirnanhangdrüse und den Eierstöcken anreichert und den Hormonhaushalt und das Wachstum von Kindern auf diese Weise stören kann.
 

Welche Wasserreinigungstechnologien können genutzt werden um Strontium zu entfernen?

Quellenangaben

Zum Periodensystem der Elemente

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